EP4115476A1 - Stecker zur verwendung unter wasser - Google Patents

Stecker zur verwendung unter wasser

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Publication number
EP4115476A1
EP4115476A1 EP21707954.0A EP21707954A EP4115476A1 EP 4115476 A1 EP4115476 A1 EP 4115476A1 EP 21707954 A EP21707954 A EP 21707954A EP 4115476 A1 EP4115476 A1 EP 4115476A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
plug
seal
opening
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21707954.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander EWERT
Kilian HELFMEIER
Torben PARDUN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tkms Atlas Elektronik GmbH
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
Atlas Elektronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, Atlas Elektronik GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4115476A1 publication Critical patent/EP4115476A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/523—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases for use under water

Definitions

  • the invention relates to plugs that are used underwater and therefore have to have special requirements for waterproofness.
  • Typical plugs are not designed for use underwater.
  • water can penetrate at contact points between different materials, which can damage the connector and / or cause undesired connections (e.g. short circuits).
  • the object of the present invention is therefore to create an improved concept for plugs for use under water.
  • Embodiments show a plug for use underwater.
  • the plug comprises a housing, an electrical line, a closure and a seal.
  • the housing has a first opening and a second opening. The first opening and the second opening can be arranged opposite one another.
  • the electrical line is led into the housing through the first opening.
  • the electrical line is, for example, a cable that has one or more wires that can (each) carry electrical current.
  • the electrical line (or the cable) is protected against the ingress of water, so that the current-carrying wires do not come into contact with water. This can be achieved with a suitable (cable) sheath.
  • the closure closes the second opening to prevent water from entering the housing.
  • An electrical contact is passed through the closure, the electrical contact making contact with the electrical line within the housing.
  • the electrical contact is led through the closure in such a way that no water can get into the housing of the plug through the lead-through.
  • this can be achieved by means of a circuit board.
  • the electrical line On the upper side, that is to say the side pointing into the interior of the housing, the electrical line can be in contact with the circuit board.
  • the contact is made, for example, by soldering the electrical line or its current-carrying wire (s) to the board, so that contact is made with a conductor track on the board.
  • the conductor track is passed through a base material of the circuit board, for example glass fiber reinforced plastic (GRP).
  • GFP glass fiber reinforced plastic
  • the conductor track can then be contacted on the underside, that is to say through the second opening.
  • the conductor track is then viewed as an electrical contact that is passed through the closure.
  • the seal fills the first opening, the seal being arranged in such a way that an edge region of the housing is enclosed by the seal on both sides, advantageously circumferentially.
  • the seal is also referred to as a sleeve.
  • the seal comprises a material that prevents water from entering the housing through the first opening. Silicone or polyurethane, for example, can be used as the material. To produce the plug, the material can be encapsulated after the electrical contact has made contact with the electrical line.
  • the seal is, for example, a potting.
  • the fact that the edge region of the housing is enclosed on both sides by the seal means that at least some of the opposite sides of the housing wall (in particular all around) are covered by the seal.
  • the seal is made in one piece, ie it also covers a third side of the housing wall, which is arranged between the two opposite sides of the housing wall and connects the two opposite sides of the housing wall to one another.
  • the third side can therefore also be referred to as the front side.
  • the opposite sides of the housing wall advantageously run essentially parallel to a direction in which the plug is inserted into a plug receiving device.
  • the third side advantageously shorter than the part of the seal which covers the outside of the housing.
  • the idea is to make the housing self-sealing in the area of the first opening. It is problematic if water creeps into the housing between the housing and the seal. Use is now made of the fact that the plug is inserted under water, so that water pressure acts on the plug. This compresses the seal in the area in which the housing is enclosed on both sides by the seal and thus prevents the ingress of water. The plug therefore seals itself from the water pressure acting on it.
  • circuit board it is advantageous to use the circuit board to provide the electrical contact to the outside by means of a conductor track. This enables a smaller design of the connector. In contrast to the typical rigid contacts (pins) that require space in the connector, only a flat circuit board is incorporated into the connector. There is no space required for the pens.
  • the board has a thickness of at least 4 mm, for example between 4 mm and 10 mm. This ensures that the board can withstand the water pressure acting on the first opening. In other words, with the thickness mentioned, the board does not bend excessively or does not break when it is exposed to water pressure.
  • the dimension between the second opening in the direction of the interior of the housing is understood as the thickness of the circuit board.
  • a circumferential seal in particular an O-ring, is arranged on an outer wall of the housing.
  • the circumferential seal prevents water from penetrating between the plug receiving device and the plug and the electrical contacts outside the plug from being short-circuited.
  • Embodiments also show that the housing has a material that has a modulus of elasticity of at least 40 GPa, in particular at least 70 GPa.
  • a material of the housing comprises a metal, in particular aluminum or steel. This gives the plug its necessary robustness to withstand the water pressure over the long term.
  • the housing advantageously has a material that has material properties similar to those of the plug receiving device. The relevant material properties are, for example, thermal expansion and swelling.
  • the housing has an edge on the outside, the edge defining an end of the edge region of the housing.
  • the edge can also be referred to as a circumferential edge.
  • the edge simplifies the manufacture of the connector, since the housing has a support surface on which the seal can “support” itself.
  • an opposite side of the edge can rest on an edge of a corresponding connector receiving device.
  • the plug receiving device is, for example, a socket.
  • a contact system with the plug and the plug receiving device is also shown.
  • the plug receiving device receives the housing of the plug precisely so that the seal of the plug closes the plug receiving device when the plug is inserted from the ingress of water.
  • the seal is arranged circumferentially on an outside of the housing.
  • the plug receiving device (for each contact of the plug) has a spring contact which is designed to make (electrical) contact with the contact of the plug. This is particularly advantageous if the plug has the circuit board as a closure so that the spring contact can contact the conductor track of the circuit board.
  • the spring contact can be arranged on a further circuit board, so that the electrical signals provided by the plug or the electrical energy provided can be distributed on the circuit board by means of conductor tracks.
  • a method for producing a plug for use under water comprising the following steps: providing a housing with a first opening and a second opening; Passing an electrical lead through the first opening in the housing; Close the second opening with a Closure, wherein an electrical contact is passed through the closure; Contacting the electrical contact within the housing with the electrical line; Filling the first opening with a seal in such a way that an edge region of the housing is enclosed on both sides by the seal.
  • the first opening is advantageously filled after the electrical contact within the housing has come into contact with the electrical line.
  • FIG. 2 exemplary embodiments of the plug from FIG. 1 in a schematic sectional illustration in a side view
  • the plug 20 has a housing 22, an electrical line 24, a closure 26 and a seal 28.
  • the electrical line 24 has a conductor 24a, also referred to as a wire or core, and electrical insulation 24b.
  • the electrical insulation 24b also protects the conductor 24a from penetrating water.
  • the electrical line 24 is, for example, an electrical cable.
  • the housing 22 has a first opening 30 and a second opening 32.
  • the electrical line 24 is guided into the housing 22 through the first opening 30.
  • the second opening 32 is closed against ingress of water by means of the closure 26.
  • An electrical contact 34 is passed through the closure 26.
  • the electrical contact 34 makes contact with the electrical line 24, in particular the conductor 24a.
  • an electrical signal or electrical energy present on the electrical line 24 can be provided via the contact 34 at the second opening 32 of the plug 20.
  • the shutter 26 comprises, for example, a circuit board.
  • the board is arranged flat over the second opening 32 and closes it.
  • the circuit board can have a conductor track as an electrical contact in order to guide the electrical contact through the circuit board.
  • the conductor track makes contact with the electrical line within the housing.
  • the circuit board can thus be used to provide the electrical signal provided by the electrical line 24 at the second opening 32 of the plug 20.
  • the seal 28 fills the first opening 30.
  • the seal 28 encloses an edge region 36 of the housing 22 on both sides. Water would now first have to penetrate from the outside between the housing 22 and the seal 28 into the edge area in order to get into the interior of the housing. Due to the water pressure, however, the seal 28 is pressed against the housing 22 in the edge region 36, so that a greater contact pressure arises than, for example, in the air. However, this greater contact pressure makes it more difficult for water to penetrate and the plug 20 seals itself against the ingress of water.
  • the plug can be designed to be radially symmetrical around the electrical line 24. Alternatively, a corresponding angular (square or rectangular) configuration is also possible. The radially symmetrical design, however, has a higher degree of tightness.
  • the connector 20 has a symmetry in the sectional view, so that, for example, the legs that are visible on both sides of the housing 22 are connected to form a common component outside the plane of the drawing.
  • FIG. 2 shows exemplary embodiments of the plug from FIG. 1, which can be used both individually and in any combination with one another.
  • FIG. 2 shows a seal 38 which is arranged circumferentially on an outer wall of the housing 22.
  • the seal 38 is, for example, an O-ring.
  • the seal 38 prevents the penetration of water along the outside of the plug into a corresponding plug receiving device (cf. FIG. 3).
  • further seals in particular O-rings, can be arranged adjacent to the seal 38 on the outside of the housing 22.
  • the plug has an edge 40 on the outside of the housing 22.
  • the edge defines one end of the rim portion 36 of the housing.
  • the housing 22 has a groove 42 in the edge region 36.
  • the seal 28 fills the groove 42 and thus makes it more difficult for the seal 28 to slip out of the housing 22.
  • external forces for example pulling on the electrical line 24, can cause the seal 28 to experience a force that causes the seal 28 to act the housing 22 pulls out.
  • the seal 28 then experiences a counterforce which makes it difficult to pull it out.
  • the clamp 44 is arranged circumferentially around the seal 28 in the edge region of the housing 22, so that the clamp 44 mechanically presses the seal 28 onto the housing 22. As a result of the pinching that occurs, a counterforce to the pulling out is in turn exerted on the seal 28, which makes it difficult to pull the seal 28 out of the housing 22.
  • the electrical line 24 has a further conductor 24c in addition to the conductor 24a.
  • the use of an electrical line 24 with further electrical conductors is possible. So can for energy transfer
  • an electrical line with typically two, three or five conductors can be used.
  • An electrical line with any number of conductors can be used for signal transmission. It is advantageous to use one conductor 24a, 24c for each electrical signal to be transmitted.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a contact system 44 in a side view.
  • the contact system likes the plug 20.
  • Fig. 1 and a connector receiving device 46.
  • the connector receiving device 46 receives the connector 20 with an accurate fit.
  • the plug 20 additionally comprises the exemplary embodiment of the seal 38 from FIG. 2 running around the outside of the housing 22. Further exemplary embodiments from FIG. 2 can be added as desired.
  • the plug receiving device is protected against the ingress of water by the circumferential seal 38. Arrow 50a indicates that the plug 20 can be inserted into the plug receiving device 46 and pulled out again.
  • the plug receiving device 46 can have a spring contact 48.
  • the spring contact 48 can be pressed into the plug receiving device 46 when the plug 20 is inserted into the plug receiving device 46.
  • the spring contact 48 has a permanent counterforce against being pushed in, so that the contact 34 is reliably contacted.
  • the electrical signals provided at the second opening 32 or the electrical energy provided can thus be tapped via the spring contact 48 and, for example, forwarded to a computing unit for further signal processing or to an electrical consumer for power supply.
  • Arrow 50b indicates that the spring contact can be pressed into the plug receiving device 46 and comes out again by means of a spring force when the plug no longer presses the spring contact into the plug receiving device 46.
  • the connector disclosed can establish an (electrical) connection between a water-borne sound converter and electronics for signal processing of water-borne sound signals.
  • the (water) sound transducers are designed for use underwater, especially in the sea.
  • the transducers are designed To convert water-borne sound into an electrical signal (e.g. voltage or current) corresponding to the sound pressure, the water-borne sound signal.
  • the sound transducers are designed to convert an applied electrical voltage into water-borne sound.
  • the sound transducers can accordingly be used as water-borne sound converters and / or as water-borne sound transmitters.
  • the sound transducers have a piezoelectric material, for example a piezoceramic, as the sensor material.
  • the transducers can be used for (active and / or passive) sonar (sound navigation and ranging).
  • the sound transducers are not suitable for medical applications.
  • closure 28 seal 30 first opening 32 second opening 34 electrical contact

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Es ist ein Stecker (20) zur Verwendung unter Wasser gezeigt. Der Stecker umfasst ein Gehäuse (22) mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung sowie eine elektrische Leitung (24), die durch die erste Öffnung (30) in das Gehäuse (22) geführt ist. Ferner umfasst der Stecker (20) einen Verschluss (26), der die zweite Öffnung (32) gegen eindringendes Wasser verschließt, wobei ein elektrischer Kontakt (34) durch den Verschluss (26) hindurchgeführt ist, wobei der elektrische Kontakt (34) die elektrische Leitung (24) innerhalb des Gehäuses kontaktiert. Eine Versiegelung (28) verfüllt die erste Öffnung (30), wobei die Versiegelung (28) derart angeordnet ist, dass ein Randbereich (36) des Gehäuses beidseitig von der Versiegelung (28) umschlossen ist.

Description

Stecker zur Verwendung unter Wasser
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf Stecker, die unter Wasser eingesetzt werden und daher besondere Anforderungen an die Wasserdichtigkeit aufweisen müssen.
Typische Stecker sind nicht für den Einsatz unter Wasser ausgelegt. Insbesondere an Kontaktstellen zwischen unterschiedlichen Materialien kann Wasser eindringen, das den Stecker beschädigt und/oder unerwünschte Verbindungen (z.B. Kurzschlüsse) verursachen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für Stecker für den Einsatz unter Wasser zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ausführungsbeispiele zeigen einen Stecker zur Verwendung unterWasser. Der Stecker umfasst ein Gehäuse, eine elektrische Leitung, einen Verschluss und eine Versiegelung. Das Gehäuse weist eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung auf. Die erste Öffnung und die zweite Öffnung können gegenüberliegend angeordnet sein. Die elektrische Leitung ist durch die erste Öffnung in das Gehäuse geführt. Die elektrische Leitung ist z.B. ein Kabel, das eine oder mehrere Adern aufweist, die (jeweils) elektrischen Strom führen können. Ferner ist die elektrische Leitung (bzw. das Kabel) vor eindringendem Wasser geschützt, so dass die stromführenden Adern nicht mit Wasser in Kontakt kommen. Dies kann durch einen geeigneten (Kabel-) Mantel realisiert sein.
Der Verschluss verschließt die zweite Öffnung gegen eindringendes Wasser in das Gehäuse. Ein elektrischer Kontakt ist durch den Verschluss hindurchgeführt, wobei der elektrische Kontakt die elektrische Leitung innerhalb des Gehäuses kontaktiert. Das Hindurchführen des elektrischen Kontakts durch den Verschluss erfolgt derart, dass durch die Hindurchführung kein Wasser in das Gehäuse des Steckers gelangen kann.
Dies ist in Ausführungsbeispielen mittels einer Platine realisierbar. Oberseitig, also die in das Gehäuseinnere zeigende Seite, kann die elektrische Leitung mit der Platine kontaktiert sein. Das Kontaktieren erfolgt beispielsweise mittels Löten der elektrischen Leitung bzw. deren im Betrieb stromführenden Ader(n) auf die Platine, so dass eine Leiterbahn der Platine kontaktiert ist. Die Leiterbahn wird durch ein Basismaterial der Platine, beispielsweise glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), hindurchgeführt. Die Leiterbahn ist dann unterseitig, also durch die zweite Öffnung hindurch, kontaktierbar. Die Leiterbahn wird dann als elektrischer Kontakt angesehen, der durch den Verschluss hindurchgeführt ist.
Die Versiegelung verfüllt die erste Öffnung, wobei die Versiegelung derart angeordnet ist, dass ein Randbereich des Gehäuses beidseitig, vorteilhafterweise umlaufend, von der Versiegelung umschlossen ist. In dem Bereich, in dem das Gehäuse beidseitig von der Versiegelung umschlossen ist, wird die Versiegelung auch als Manschette bezeichnet. Die Versiegelung weist ein Material auf, dass das Eindringen von Wasser durch die erste Öffnung in das Gehäuse verhindert. Als Material kann z.B. Silikon oder Polyurethan verwendet werden. Das Material kann zur Herstellung des Steckers nach dem Kontaktieren des elektrischen Kontakts mit der elektrischen Leitung vergossen werden. Die Versiegelung ist z.B. ein Verguss. Dass der Randbereich des Gehäuses beidseitig von der Versiegelung umschlossen ist meint, dass zumindest ein Teil von sich gegenüberliegenden Seiten der Gehäusewand (insbesondere umlaufend) von der Versiegelung bedeckt sind. Die Versiegelung ist einstückig ausgeführt, bedeckt also auch eine dritte Seite der Gehäusewand, die zwischen den beiden gegenüberliegenden Seiten der Gehäusewand angeordnet ist und die beiden gegenüberliegenden Seiten der Gehäusewand miteinander verbindet. Die dritte Seite kann demnach auch als Stirnseite bezeichnet werden. Vorteilhafterweise verlaufen die sich gegenüberliegenden Seiten der Gehäusewand im Wesentlichen parallel zu einer Einschubrichtung des Steckers in eine Steckeraufnahmevorrichtung. Ferner ist die dritte Seite vorteilhafterweise kürzer als der Teil der Versiegelung, der die Außenseite des Gehäuses bedeckt.
Idee ist es, das Gehäuse im Bereich der ersten Öffnung selbstabdichtend zu gestalten. Problematisch ist es, wenn zwischen dem Gehäuse und der Versiegelung Wasser in das Gehäuse hineinkriecht. Nun wird sich zu Nutze gemacht, dass der Stecker unter Wasser eingesetzt wird, so dass ein Wasserdruck auf den Stecker einwirkt. Dieser presst die Versiegelung in dem Bereich, in dem das Gehäuse beidseitig von der Versiegelung umschlossen ist zusammen und verhindert somit das Eindringen von Wasser. Der Stecker dichtet sich demnach selbst durch den einwirkenden Wasserdruck ab.
Vorteilhaft ist der Einsatz der Platine zum Bereitstellen des elektrischen Kontakts mittels einer Leiterbahn nach außen. Dies ermöglicht eine kleinere Bauform des Steckers. Entgegen der typischen starren Kontakte (Stifte), die Platz in dem Stecker benötigen, wird hier nur eine flache Platine in den Stecker eingearbeitet. Der Platz, der für die Stifte benötigt wird, entfällt.
In Ausführungsbeispielen weist die Platine eine Dicke von mindestens 4mm, beispielsweise zwischen 4mm und 10mm, auf. Somit ist sichergestellt, dass die Platine dem auf die erste Öffnung wirkenden Wasserdruck standhält. In anderen Worten verbiegt sich die Platine bei der genannten Dicke nicht übermäßig bzw. bricht nicht wenn diese dem Wasserdruck ausgesetzt ist. Als Dicke der Platine wird die Ausdehnung zwischen der zweiten Öffnung in Richtung des Gehäuseinneren verstanden.
Weitere Ausführungsbeispiele zeigen, dass an einer Außenwand des Gehäuses eine umlaufende Dichtung, insbesondere ein O-Ring, angeordnet ist. Die umlaufende Dichtung verhindert, dass Wasser zwischen Steckeraufnahmevorrichtung und Stecker eindringen kann und die elektrischen Kontakte außerhalb des Steckers kurzgeschlossen werden können.
Ausführungsbeispiele zeigen ferner, dass das Gehäuse ein Material aufweist, das ein Elastizitätsmodul von mindestens 40GPa, insbesondere mindestens 70GPa aufweist. Beispielsweise weist ein Material des Gehäuses ein Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, auf. Dies gibt dem Stecker seine nötige Robustheit um dem Wasserdruck dauerhaft standzuhalten. Vorteilhafterweise weist das Gehäuse ein Material auf, dass ähnliche Materialeigenschaften aufweist wie die Steckeraufnahmevorrichtung. Die relevanten Materialeigenschaften sind beispielsweise Temperaturdehnung, Quellung.
Weitere Ausführungsbeispiele zeigen, dass das Gehäuse an der Außenseite eine Kante aufweist, wobei die Kante ein Ende des Randbereichs des Gehäuses definiert. Die Kante kann auch als umlaufender Rand bezeichnet werden. Durch die Kante wird die Fertigung des Steckers vereinfacht, da das Gehäuse eine Auflagefläche aufweist, auf der sich die Versiegelung „abstützen“ kann. Ferner kann eine gegenüberliegende Seite der Kante auf einem Rand einer entsprechenden Steckeraufnahmevorrichtung aufliegen. Die Steckeraufnahmevorrichtung ist z.B. eine Buchse.
So ist in Ausführungsbeispielen auch ein Kontaktsystem mit dem Stecker und der Steckeraufnahmevorrichtung gezeigt. Die Steckeraufnahmevorrichtung nimmt das Gehäuse des Steckers passgenau auf, so dass die Dichtung des Steckers die Steckeraufnahmevorrichtung bei eingestecktem Stecker vor eindringendem Wasser verschließt. Die Dichtung ist umlaufend an einer Außenseite des Gehäuses angeordnet. In Ausführungsbeispielen weist die Steckeraufnahmevorrichtung (pro Kontakt des Steckers) einen Federkontakt auf, der ausgebildet ist, den Kontakt des Steckers (elektrisch) zu kontaktieren. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Stecker die Platine als Verschluss aufweist, so dass der Federkontakt die Leiterbahn der Platine kontaktieren kann. Der Federkontakt kann auf einer weiteren Platine angeordnet sein, so dass die von dem Stecker bereitgestellten elektrischen Signale oder die bereitgestellte elektrische Energie mittels Leiterbahnen auf der Platine verteilt werden können.
Analog ist ein Verfahren zur Herstellung eines Steckers zum Einsatz unter Wasser mit folgenden Schritten offenbart: Bereitstellen eines Gehäuses mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung; Führen einer elektrischen Leitung durch die erste Öffnung in das Gehäuse; Verschließen der zweiten Öffnung mit einem Verschluss, wobei ein elektrischer Kontakt durch den Verschluss hindurchgeführt ist; Kontaktieren des elektrischen Kontakts innerhalb des Gehäuses mit der elektrischen Leitung; Verfüllen der ersten Öffnung mit einer Versiegelung derart, dass ein Randbereich des Gehäuses beidseitig von der Versiegelung umschlossen ist. Das Verfüllen der ersten Öffnung erfolgt vorteilhafterweise nach dem Kontaktieren des elektrischen Kontakts innerhalb des Gehäuses mit der elektrischen Leitung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Schnittdarstellung eines Steckers in einer Seitenansicht;
Fig. 2: Ausführungsbeispiele des Steckers aus Fig. 1 in einer schematischen Schnittdarstellung in einer Seitenansicht;
Fig. 3: eine schematische Schnittdarstellung eines Kontaktsystems.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Steckers 20 in einer Seitenansicht. Der Stecker 20 weist ein Gehäuse 22, eine elektrische Leitung 24, einen Verschluss 26 und eine Versiegelung 28 auf. Die elektrische Leitung 24 weist einen Leiter 24a, auch als Draht oder Ader bezeichnet, und eine elektrische Isolation 24b auf. Die elektrische Isolation 24b schützt den Leiter 24a ebenfalls vor eindringendem Wasser. Die elektrische Leitung 24 ist beispielsweise ein elektrisches Kabel. Das Gehäuse 22 weist eine erste Öffnung 30 und eine zweite Öffnung 32 auf. Durch die erste Öffnung 30 ist die elektrische Leitung 24 in das Gehäuse 22 geführt. Die zweite Öffnung 32 ist mittels des Verschlusses 26 gegen eindringendes Wasser verschlossen. Ein elektrischer Kontakt 34 ist durch den Verschluss 26 hindurchgeführt. Der elektrische Kontakt 34 kontaktiert die elektrische Leitung 24, insbesondere den Leiter 24a. Somit kann ein auf der elektrischen Leitung 24 anliegendes elektrisches Signal oder anliegende elektrische Energie über den Kontakt 34 an der zweiten Öffnung 32 des Steckers 20 bereitgestellt werden.
Der Verschluss 26 weist z.B. eine Platine auf. Die Platine ist flächig über der zweite Öffnung 32 angeordnet und verschließt diese. Die Platine kann eine Leiterbahn als elektrischen Kontakt aufweist, um den elektrischen Kontakt durch die Platine hindurchzuführen. Die Leiterbahn kontaktiert die elektrische Leitung innerhalb des Gehäuses. Somit kann die Platine dazu verwendet werden, das von der elektrischen Leitung 24 bereitgestellte elektrische Signal an der zweiten Öffnung 32 des Steckers 20 bereitzustellen.
Die Versiegelung 28 verfüllt die erste Öffnung 30. Die Versiegelung 28 umschließt einen Randbereich 36 des Gehäuses 22 beidseitig. Wasser müsste nun zunächst von außen zwischen Gehäuse 22 und Versiegelung 28 in den Randbereich eindringen, um in das Innere des Gehäuses zu gelangen. Aufgrund des Wasserdrucks wird die Versiegelung 28 jedoch im Randbereich 36 an das Gehäuse 22 angedrückt, so dass ein größerer Anpressdruck entsteht als beispielsweise an der Luft. Durch diesen größeren Anpressdruck wird jedoch das Eindringen von Wasser erschwert und der Stecker 20 dichtet sich selbst gegen eindringendes Wasser ab.
Der Stecker kann radialsymmetrisch um die elektrische Leitung 24 ausgeführt sein. Alternativ ist auch eine entsprechende eckige (quadratisch oder rechteckig) Ausgestaltung möglich. Die radialsymmetrische Ausgestaltung weißt jedoch eine höhere Dichtigkeit auf. Jedenfalls weist der Stecker 20 in der Schnittdarstellung eine Symmetrie auf, so dass beispielsweise die Schenkel, die beidseitig von dem Gehäuse 22 sichtbar sind, außerhalb der Bildebene zu einem gemeinsamen Bauteil verbunden sind. Fig. 2 zeigt Ausführungsbeispiele des Steckers aus Fig. 1 , die sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander verwendet werden können.
So zeigt Fig. 2 in einem Ausführungsbeispiel eine Dichtung 38, die umlaufend an einer Außenwand des Gehäuses 22 angeordnet ist. Die Dichtung 38 ist beispielsweise ein O-Ring. Die Dichtung 38 verhindert das Eindringen von Wasser entlang der Außenseite des Steckers in eine entsprechende Steckeraufnahmevorrichtung (vgl. Fig. 3). Zur besseren Abdichtung können weitere Dichtungen, insbesondere O-Ringe, benachbart zu der Dichtung 38 an der Außenseite des Gehäuses 22 angeordnet sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Stecker an der Außenseite des Gehäuses 22 eine Kante 40 auf. Die Kante definiert ein Ende des Randbereichs 36 des Gehäuses.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 22 in dem Randbereich 36 eine Nut 42 auf. Die Versiegelung 28 befüllt die Nut 42 und erschwert so ein herausrutschen der Versiegelung 28 aus dem Gehäuse 22. So können äußere Kräfte, beispielsweise ein Ziehen an der elektrischen Leitung 24, dazu führen, dass die Versiegelung 28 eine Kraftwirkung erfährt, die die Versiegelung 28 aus dem Gehäuse 22 herauszieht. Mittels der Nut 42 erfährt die Versiegelung 28 dann eine Gegenkraft, die das Herausziehen erschwert.
Eine weitere Komponente, um das Herausziehen der Versiegelung 28 aus dem Gehäuse 22 zu erschweren, ist die Schelle 44 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Schelle 44 ist umlaufend um die Versiegelung 28 in dem Randbereich des Gehäuses 22 angeordnet, so dass die Schelle 44 die Versiegelung 28 mechanisch an das Gehäuse 22 presst. Durch die entstehende Quetschung wird wiederum eine Gegenkraft zu dem Herausziehen auf die Versiegelung 28 ausgeübt, die das Herausziehen der Versiegelung 28 aus dem Gehäuse 22 erschwert.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die elektrische Leitung 24 neben dem Leiter 24a einen weiteren Leiter 24c auf. Die Verwendung einer elektrischen Leitung 24 mit weiteren elektrischen Leitern ist möglich. So kann zur Energieübertragung beispielsweise eine elektrische Leitung mit typischerweise zwei, drei oder fünf Leitern verwendet werden. Zur Signalübertragung kann eine elektrische Leitung mit beliebig vielen Leitern verwendet werden. Vorteilhaft ist die Verwendung eines Leiters 24a, 24c pro zu übertragendem elektrischen Signal.
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Kontaktsystem 44 in einer Seitenansicht. Das Kontaktsystem weist den Stecker 20 gern. Fig. 1 sowie eine Steckeraufnahmevorrichtung 46 auf. Die Steckeraufnahmevorrichtung 46 nimmt den Stecker 20 passgenau auf. Der Stecker 20 umfasst ergänzend das Ausführungsbeispiel der an der Außenseite des Gehäuses 22 umlaufenden Dichtung 38 aus Fig. 2. Weitere Ausführungsbeispiele aus Fig. 2 können beliebig ergänzt werden. Durch die umlaufende Dichtung 38 ist die Steckeraufnahmevorrichtung gegen eindringendes Wasser geschützt. Pfeil 50a deutet an, dass der Stecker 20 in die Steckeraufnahmevorrichtung 46 eingeführt und wieder herausgezogen werden kann.
Zur Kontaktierung des elektrischen Kontakts 34 des Steckers kann die Steckeraufnahmevorrichtung 46 einen Federkontakt 48 aufweisen. Der Federkontakt 48 ist in die Steckeraufnahmevorrichtung 46 hineindrückbar, wenn der Stecker 20 in die Steckeraufnahmevorrichtung 46 eingeführt wird. Der Federkontakt 48 weist jedoch eine dauerhafte Gegenkraft gegen das Hineindrücken auf, so dass der Kontakt 34 zuverlässig kontaktiert wird. Die an der zweiten Öffnung 32 bereitgestellten elektrischen Signale bzw. die bereitgestellte elektrische Energie kann somit über den Federkontakt 48 abgegriffen werden und beispielsweise zur weiteren Signalverarbeitung an eine Recheneinheit oder zur Stromversorgung an einen elektrischen Verbraucher weitergeleitet werden. Pfeil 50b deutet an, dass der Federkontakt in die Steckeraufnahmevorrichtung 46 hineingedrückt werden kann und mittels einer Federkraft wieder hervorkommt wenn der Stecker den Federkontakt nicht mehr in die Steckeraufnahmevorrichtung 46 hineindrückt.
Der offenbarte Stecker kann eine (elektrische) Verbindung zwischen einem Wasserschallwandler und einer Elektronik zur Signalverarbeitung von Wasserschallsignalen hersteilen. Die (Wasser-) Schallwandler sind für den Einsatz unterWasser, insbesondere im Meer, ausgelegt. Die Schallwandler sind ausgebildet, Wasserschall in eine dem Schalldruck entsprechenden elektrischen Signal (z.B. Spannung oder Strom), das Wasserschallsignal, umzuwandeln. Überdies sind die Schallwandler ausgebildet, eine anliegende elektrische Spannung in Wasserschall umzuwandeln. Die Schallwandler können demnach als Wasserschallwandler und/oder als Wasserschallsender verwendet werden. Als sensorisches Material weisen die Schallwandler ein piezoelektrisches Material, beispielsweise eine Piezokeramik, auf. Die Schallwandler können für (Aktiv- und/oder Passiv-) Sonar (sound navigation and ranging, dt.: Schall-Navigation und -Entfernungsbestimmung) eingesetzt werden. Die Schallwandler sind nicht für medizinische Anwendungen geeignet.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. Bezugszeichenliste:
20 Stecker 22 Gehäuse 24 elektrische Leitung
26 Verschluss 28 Versiegelung 30 erste Öffnung 32 zweite Öffnung 34 elektrischer Kontakt
36 Randbereich 38 Dichtung 40 Kante 42 Nut 44 Kontaktsystem
46 Steckeraufnahmevorrichtung 48 Federkontakt 50 Pfeil

Claims

Patentansprüche
1. Stecker (20) zur Verwendung unter Wasser mit folgenden Merkmalen: einem Gehäuse (22) mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung; einer elektrischen Leitung (24), die durch die erste Öffnung (30) in das Gehäuse (22) geführt ist; einem Verschluss (26), der die zweite Öffnung (32) gegen eindringendes Wasser verschließt, wobei ein elektrischer Kontakt (34) durch den Verschluss (26) hindurchgeführt ist, wobei der elektrische Kontakt (34) die elektrische Leitung (24) innerhalb des Gehäuses kontaktiert; einer Versiegelung (28), die die erste Öffnung (30) verfüllt, wobei die Versiegelung (28) derart angeordnet ist, dass ein Randbereich (36) des Gehäuses beidseitig von der Versiegelung (28) umschlossen ist.
2. Stecker (20) gemäß Anspruch 1 , wobei die Versiegelung (28) ein Epoxidharz aufweist.
3. Stecker (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verschluss (26) eine Platine umfasst, wobei die Platine wasserdicht mit dem Gehäuse (22) verbunden ist.
4. Stecker (20) gemäß Anspruch 3, wobei die Platine eine Leiterbahn als elektrischen Kontakt (34) aufweist, wobei die Leiterbahn die elektrische Leitung (24) innerhalb des Gehäuses kontaktiert und wobei die Leiterbahn durch die Platine hindurchgeführt ist.
5. Stecker (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Außenwand des Gehäuses eine umlaufende Dichtung, insbesondere einen O-Ring aufweist.
6. Stecker (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Material des Gehäuses ein Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, aufweist.
7. Stecker (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (22) ein Material aufweist, ein Elastizitätsmodul von mindestens 40GPa, insbesondere mindestens 70GPa aufweist.
8. Stecker (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (22) an der Außenseite eine Kante (40) aufweist, wobei die Kante (40) ein Ende des Randbereichs des Gehäuses definert.
9. Kontaktsystem (44) umfassend den Stecker (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, eine Steckeraufnahmevorrichtung (46), wobei die Steckeraufnahmevorrichtung (46) das Gehäuse (22) des Steckers passgenau aufnimmt, so dass eine Dichtung (38) des Steckers die Steckeraufnahmevorrichtung (46) bei eingestecktem Stecker (20) vor eindringendem Wasser verschließt, wobei die Dichtung (38) umlaufend an einer Außenseite des Gehäuses angeordnet ist.
10. Kontaktsystem (44) gemäß Anspruch 9, wobei die Steckeraufnahmevorrichtung (46) einen Federkontakt (48) aufweist, der ausgebildet ist, den Kontakt (34) des Steckers zu kontaktieren.
11. Verfahren zur Herstellung eines Steckers zum Einsatz unter Wasser mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Gehäuses mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung;
Führen einer elektrischen Leitung (24) durch die erste Öffnung (30) in das Gehäuse;
Verschließen der zweiten Öffnung gegen eindringendes Wasser mit einem Verschluss (26), wobei ein elektrischer Kontakt (34) durch den Verschluss (26) hindurchgeführt ist;
Kontaktieren des elektrischen Kontakts innerhalb des Gehäuses mit der elektrischen Leitung; Verfüllen der ersten Öffnung mit einer Versiegelung derart, dass ein Randbereich (36) des Gehäuses beidseitig von der Versiegelung (28) umschlossen ist.
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